动态多连片贝叶斯网络在复杂管路系统故障诊断中的应用研究

为解决复杂管路系统的实时故障诊断推理问题,提出了多连片动态贝叶斯网络分布式协同推理的故障诊断方法。该方法将一个复杂的贝叶斯网络分割成若干个有重叠的贝叶斯子网,根据贝叶斯网络在时间序列上的动态特性,以中央冷却水系统为例建立了两时间片最小组件级和分布式多连片系统级的感知模型,通过实验进行了中央冷却水系统故障诊断分析,实现了传感器不足情况下的协同分布式推理。实验结果表明了基于多连片贝叶斯网络的协同故障诊断方法的正确性和有效性。

基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险分析

针对装配式建筑吊装施工期间风险影响因素多、不确定性高及风险状态随时间动态变化等问题,提出基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险动态分析方法。首先,根据装配式建筑吊装施工特点和事故致因理论,从“人、物、环、管”4个方面建立风险指标体系。其次,引入时间维度建立动态贝叶斯网络模型,利用模糊理论和专家打分法量化网络节点的概率,并结合Leaky Noisy-or Gate扩展模型修正条件概率。最后,利用动态贝叶斯网络的双向推理功能对装配式建筑吊装施工安全风险进行动态风险分析。由实例分析得到某装配式建筑吊装施工安全风险的时序变化曲线,通过反向推理得到导致吊装事故发生的关键风险因素。研究成果可为分析和有效控制装配式建筑吊装施工安全风险提供新思路。

基于动态贝叶斯网络的LTE-M车地无线综合承载系统可靠性分析

针对LTE-M车地无线通信系统可靠性分析中存在动态失效及承载不同业务等问题,基于动态贝叶斯网络对LTE-M车地无线通信系统进行可靠性评估。首先,在分析LTE-M系统结构和功能的基础上构建可靠性框图,并将可靠性框图转化为动态贝叶斯网络,实现网络的结构学习和参数学习。然后,通过动态贝叶斯网络正向推理得到LTE-M系统承载不同业务的可靠度并进行比较分析。最后,通过动态贝叶斯网络反向推理得到LTE-M系统的薄弱环节。研究结果表明:LTE-M车地无线通信系统运行100周后,承载CBTC业务的可靠度为0.903 17,承载乘客信息系统等业务的可靠度为0.719 91;基带处理单元、列车接入单元为系统薄弱环节,需要重点关注。

基于贝叶斯网络的富水砂层深基坑渗漏动态风险分析

针对富水砂层地区深基坑围护结构渗漏问题突出、危害严重的问题,为适应开挖过程中渗漏风险随时间变化情况并提高评价客观性,提出了基于贝叶斯网络的深基坑渗漏动态风险分析方法。以杭州富水砂层深基坑渗漏病害为背景,构建了涵盖地层、补给、结构和变形等因素的渗漏风险评价指标体系;运用贝叶斯网络及Leaky-Max假设构建静态贝叶斯网络模型,分析了渗漏概率的敏感性及渗漏损失的风险因素和指标。工程实例分析结果表明,采用该方法得到的富水砂层深基坑开挖过程渗漏的动态损失、渗漏概率和风险等级结果与工程实际情况一致,验证了方法的合理性,可用于富水砂层深基坑工程围护结构渗漏风险预测。

基于动态贝叶斯网络的多无人机集群对抗策略

红蓝双方集群攻防对抗博弈问题是近年来复杂系统研究领域的热点和难点,在军事领域、网络安全领域和人工智能领域均具有重要的应用价值.在实际对抗中,环境的不确定性和智能体行为的多样性导致问题难以建模,而实战环境又要求智能体能够对态势的变化给出实时、高效的响应.为解决上述问题,本文提出了一种面向红蓝双方集群攻防对抗博弈问题的研究框架.首先,提出了一种基于改进后的兰彻斯特方程的对抗博弈模型,并在此基础上探讨了如何适应性改进Kuhn–Munkres(KM)算法以解决对抗博弈过程中的多目标任务分配问题.其次,为了提升无人机个体的环境适应性,提出了一种集群攻防对抗策略,利用动态贝叶斯网络对集群攻防对抗过程中产生的一系列不确定性因素进行实时、高效的推理和预测.该策略可有效降低对抗模型的复杂度和计算量,广泛提高决策的精确性和快速性.最后,基于上述对抗博弈模型搭建了仿真平台,实时展示红蓝双方无人机集群对抗过程,并对上述算法的有效性进行验证.仿真结果表明,所提出的上述理论框架可以实现红蓝双方对抗模拟演示过程,可有效解决红蓝双方打击对抗过程中的多目标任务分配问题,并对对抗过程中所产生的不确定性因素进行合理的预测和评估.

基于动态贝叶斯网络的多任务剖面混联系统可靠性评估方法

针对混联系统,任务众多和环境复杂多变的特点,进行系统可靠性评估时往往需要考虑不同任务剖面和工作条件。考虑到混联系统的多任务剖面转换时逻辑结构变化,组件数量不同,待工作组件故障的多状态以及故障影响延续等问题,提出了多任务剖面的混联系统可靠性建模与综合评估方法。以含有表决模型的混联电子系统为例,建立多任务剖面可靠性模型,利用动态贝叶斯分析待工作组件的故障状态,从而获得待工作组件故障在任务剖面间的延续性对系统可靠性的影响,同时使用蒙特卡洛方法得到系统中可变参数影响下组件的寿命值。以雷达天线电子系统为例对可靠性模型进行检验,将该模型与不考虑待工作组件故障的模型进行对比,结果表明,考虑待工作组件故障能够更加精确的获知系统可靠性变化趋势,实例验证了该方法对于多任务剖面下混联系统的可靠性评估的有效性。

基于时效因子和动态贝叶斯网络的配电室电力应急演练研究

针对由于灾害性事故频发,配电室应急工作面临严峻挑战的现状,文中对配电室电力灾害事故情景推演技术进行研究。在分析配电室电力灾害的突发性、多变性和演变路径的不明确性、复杂性基础上采用“情景-应对”分析法分析配电室电力事故的构成要素以及其作用关系,将处置措施约束时间引入情景构成要素,基于动态贝叶斯网络构建配电室电力灾害情景推演模型。基于时效性原则进行演练效果评价,通过某矿业公司一起6 kV配电室火灾事故进行实例分析,分析结果表明,推演结果与实际灾害发展情形相吻合,表明了配电室电力灾害事故情景推演模型的可行性。

基于动态贝叶斯网络的邻近下穿隧道深基坑施工风险分析

为了减小邻近既有下穿隧道深基坑施工风险及灾害损失,科学预防施工安全事故,提出了一种基于动态贝叶斯网络(DBN)的深基坑施工风险分析模型。首先,运用BWM(best worst method)确定准则的权重;其次,基于关联规则挖掘风险因素间的相互关系,并以此构建DBN结构模型;最后,以新建厦门北站地下一层社会连廊深基坑工程为例,对提出的方法进行有效性和适用性检验。结果表明:基坑围护结构的安全度在静态被评为“较高”和“极高”的概率分别为34.6%和36.1%,且此结果随着输入风险证据发生动态变化,运用反向推理也能迅速找出围护桩渗水风险;提出的模型能明确邻近既有下穿隧道深基坑施工风险传递过程中的关键风险点,并能进行动态风险预测以及事故后致因诊断,从而实现邻近既有下穿隧道深基坑施工风险的动态管控。所提出的优化DBN模型对工前风险评估、先验分析和风险诊断有较好的适用性和较高的准确性,可为邻近既有隧道深基坑施工过程中的安全管控提供有效的决策支持,大幅提高风险控制效率。

基于动态贝叶斯网络的蒽醌法制备双氧水工艺风险评估

为降低因蒽醌法制备双氧水而引起的火灾爆炸风险,从蒽醌法制备双氧水工艺中选取危险性较大的萃取净化工序展开风险评估。首先,分析该工序的危险源,采用Freefta软件建立事故树模型,在该模型的基础上使用GeNIe软件绘制事故树转换的动态贝叶斯网络模型;然后,运用专家打分法和模糊分析法计算模型中基本事件的先验概率,运用GeNIe软件在设定的前置条件下计算模型中基本事件的后验概率;最后,比较先验、后验概率之间的变化幅度,确定重要基本事件,揭示引起火灾爆炸的危险源并制定应急处置技术。结果表明:降解物与杂质造成污染、工艺副反应产生并增多、催化剂失效以及双氧水自身化学性质活跃4种重要危险源对萃取净化工序火灾爆炸影响最大;从阻止火灾蔓延与液体疏通的角度针对重要危险源制定应急处置技术效果较好。

一种基于改进动态贝叶斯网络的C4ISR系统互操作能力评估方法

互操作能力是衡量C4ISR系统能力的关键指标,为解决传统互操作能力评价过程中存在的无法对战场环境下处于动态变化的C4ISR系统进行有效仿真评估的问题,通过双维蒙特卡洛方法对传统动态贝叶斯网络进行改进,提出了一种适用于战场环境下C4ISR系统互操作能力的评估方法,为C4ISR系统的规划建设和组织运用提供参考依据。

融合贝叶斯网络与变权AHP的气量调控系统安全风险动态分析方法

针对往复压缩机组无级气量调控系统故障率较高、对机组安全运行影响大,而现有系统运行风险评价方法难以完成实时、定量分析的问题,提出一种融合贝叶斯网络与变权AHP的气量调控系统安全风险动态分析方法。建立了包含故障类型、故障模式与监测信号的贝叶斯网络模型,得到故障实时发生概率;基于变权层次分析法建立了故障危害性半定量分析模型,计算故障模式影响量化指标;进一步,修正了FMEA方法故障模式风险计算公式,引入故障发生概率,提出了历史故障与实时运行风险计算方法。以实际故障案例数据进行测试验证,结果表明,提出的新方法可量化计算机组实时与历史运行风险,设置归一化的实时运行风险阈值为0.5,以判定检修必要性。研究成果可为往复压缩机及气量调控系统检维修计划的制定提供量化指标。

基于动态贝叶斯网络的医院骨科设备运行风险评估研究

目的:基于动态贝叶斯网络(DBN)构建风险识别模型,探讨其在医院骨科设备运行管理中的应用价值。方法:基于DBN模型识别骨科设备管理中的风险因素,建立风险评价指标集,对可能出现的风险因素进行预警和防范。选取2020年1月至2022年2月空军军医大学第二附属医院临床在用的12台骨科医疗设备,分别采用传统骨科设备质量运行管理方法(简称传统管理模式)和基于DBN的风险识别模型进行设备管理(简称DBN管理模式),比较两种管理模式的设备运行效果、风险发生率和治疗有效率。结果:采用DBN管理模式的设备开机运转效率和设备质量合格率分别为(93.54±4.05)%和(97.51±6.68)%,均高于传统管理模式,故障处理时长和设备零部件损坏率分别为(7.14±1.64)h和(0.48±0.11)%,均少于传统管理模式,其差异有统计学意义(t=8.862、8.228、32.994、73.047,P<0.05);采用DBN管理模式的479份设备使用资料、897例手术、300例设备消毒记录和500份设备日常检查记录中设备功能故障率、零部件破损率、清洁消毒不合格率和设备管理不当发生率分别为0.21%(1/479)、0.33%(3/897)、1.33%(4/300)和2.0%(10/500),均低于传统管理模式,其差异有统计学意义(χ^(2)=21.527、12.964、3.485、6.914,P<0.05);采用DBN管理模式的500例骨科医疗设备治疗有效率为97.8%(489/500),显著高于传统管理模式,其差异有统计学意义(χ^(2)=12.617,P<0.05)。结论:基于DBN的风险识别模型应用于医院骨科医疗设备管理,能够加强骨科设备管理质量,提升设备运行和治疗有效率,预防和规避设备风险。

基于模糊动态贝叶斯网络的公路工程施工安全风险动态评价研究

针对以往有关公路工程施工安全风险研究中缺乏动态性的不足,构建了基于模糊动态贝叶斯网络(FDBN)的公路工程施工安全风险动态评价模型.在收集资料和事故案例分析的基础上,构建了包括人员风险、技术风险、管理风险和环境风险4个方面共39项指标的公路工程施工安全风险评价指标体系;运用故障树模型对指标体系进行表示,并进一步映射到动态贝叶斯网络;将改进的相似聚合法与模糊集理论引入动态贝叶斯网络,构建风险动态评价模型;通过该模型的反向推理功能可得到各个基本事件的后验概率,确定关键风险因素.最后,通过实例分析验证了该模型的有效性,并识别出安全生产教育培训制度不完善等5个关键风险因素,并提出预防措施,为公路工程施工安全风险评估与决策提供依据.

基于动态贝叶斯网络的突发事件网络谣言风险预警研究

[目的/意义]利用动态贝叶斯网络构建突发事件网络谣言风险预警模型,丰富突发事件网络谣言的研究内容,对我国网络谣言治理提供参考。[方法/过程]从事实维度、社会维度和时间维度3个维度确定突发事件网络谣言风险影响因素和量化方法,构建突发事件网络谣言风险等级预测指标体系。随后,构建动态贝叶斯网络并进行训练,以“唐山烧烤店被打女子被车碾压已死亡”事件为例,利用动态贝叶斯网络对其属性进行分析。[结果/结论]社会维度对于风险水平的贡献度最大,时间维度在不同阶段的风险级别有所差异,政府部门应与意见领袖合作,提升辟谣效率。

基于动态贝叶斯网络的作业现场风险精细化控制方法

为了降低作业现场风险,维护作业现场人员的生命财产安全,提出基于动态贝叶斯网络的作业现场风险精细化控制的方法。通过分析动态贝叶斯网络的基本结构,建立评估作业现场风险的动态贝叶斯网络模型;将风险精细化评估结果投射至三维空间的项目集合体中;通过垂直交叉作业双向安全控制机制调节三个方向上的风险投影,实现作业现场风险的精细化控制。实验结果表明,所提方法无论面对物理风险,还是面对人为风险,风险值均不超过15,具有较高的风险控制能力。

基于动态贝叶斯网络的风电变桨系统可靠性评估的研究

针对风电变桨系统面临的故障感知不确定性问题,本文提出了一种基于动态贝叶斯网络的可靠性评估模型。通过实时采集数据,结合动态贝叶斯网络理论,实现了对系统状态的动态监测和故障预测。通过正向推理和概率计算,实时监控系统的运行状态,并预测可能出现的故障类型及其概率。本文模型较于传统的静态数据分析方法,能够更加准确地反映风电变桨系统的实时状态,并为其稳定运行提供有力的技术支持。

基于动态贝叶斯网络和模板匹配的空中目标意图识别

对空中目标的作战意图进行预测是目标意图识别中的难点,提出了一种基于动态贝叶斯网络和模板匹配的意图识别方法,实现空中目标作战意图的实时预测。首先,综合利用实时感知的目标特征信息、领域专家知识以及积累的历史作战态势数据,并采用动态贝叶斯网络推理来袭目标当前的作战行动;然后,根据目标当前的作战行动预测目标可能的行动序列;进一步基于目标可能的行动序列,采用态势模板匹配的方法,实现对目标作战意图的实时预测。仿真结果表明,所提方法能够有效解决意图识别中的意图预测问题,进一步提升了意图识别的准确率。

基于动态贝叶斯网络的冷链物流风险评价

为解决水产品冷链物流风险的单向动态评估,识别影响生鲜水产品冷链物流风险的关键因素,根据生鲜水产品的特点,对水产品冷链物流的各环节风险进行了具体化描述,建立了生鲜水产品冷链物流风险体系。首先,使用云模型对生鲜水产品冷链物流风险指标进行了筛选,确定了由加工风险、运输风险、仓储风险、销售风险、信息风险等5个1级指标和18个2级指标组成的生鲜水产品冷链物流风险评价指标体系。其次,采用三角模糊数确定了动态贝叶斯网络的先验概率和转移概率,最终提出了基于动态贝叶斯网络的生鲜水产品冷链物流风险评价模型。基于此模型,以青岛某水产品冷链物流公司为例展开了实证研究,利用GeNIe可视化软件建立了动态贝叶斯网络模型,对生鲜水产品冷链物流风险进行了概率计算和特征敏感性计算。结果表明:生鲜水产品冷链物流流通环节风险发生概率最高的环节为运输风险和仓储风险,运输环节和加工环节是影响水产品冷链物流的关键风险因素;运输路径的优化、冷链物流信息共享程度、仓储温控设备和冷库合理化设计程度对水产品冷链物流风险的影响最大。通过该实证分析,验证了基于动态贝叶斯网络的生鲜水产品冷链物流风险评价体系的可行性。

基于动态贝叶斯网络的水下井口系统RUL预测

为了及时发现水下井口服役期间的失效隐患,保证海洋油气资源的安全高效开采,提出了一种将马尔科夫过程与动态贝叶斯网络模型相结合的水下井口剩余使用寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测方法。将水下井口系统全寿命周期的服役过程多级状态转移与时间相关联,考虑环境、装备及设计等疲劳损伤因素对井口系统性能的影响,预测水下井口系统全寿命周期不同工况、系统降级状态、不同维修状态下的RUL。以南海东方气田某水下井口系统为例开展分析,结果表明:不完美/完美维修可延长系统的剩余使用寿命;水下井口系统各部件中,临时导向基座对系统剩余使用寿命影响最大;防喷器(Blow-Out Preventer,BOP)质量和尺寸、大浪、隔水管设计缺陷、涡激振动事件是影响水下井口系统疲劳损伤程度的主要因素。

基于动态贝叶斯网络的民航空中停车事件安全风险评估

为探究组织和人的因素对发动机空中停车事件的影响及其演化情况,评估航空公司空停事件的风险水平,基于动态贝叶斯网络(DBN),构建一种适用于民航空停的风险评估模型。首先,运用主动与被动相结合的方式,识别影响发动机发生空停事件的组织和人的因素;其次,利用毕达哥拉斯模糊和决策试验与评估实验室(DEMATEL)方法,探究各个风险因素之间的因果关系;然后,基于得到的风险因素因果关系构建民航空停DBN,依据统计分析和专家经验确定民航空停的DBN参数,通过GeNle概率推理,进一步得出空停事件发生的概率;最后,以S航空公司的CFM56-5B发动机为例,评估民航空停事件安全风险。结果表明:2020—2021年,S航空公司的CFM56-5B发动机发生空停事件的概率分别为1.260×10^(-6)、1.352×10^(-6);导致民航空停事件安全风险变化的主要原因是资源投入减少导致教育培训效果降低进而影响作风意识和合作沟通。